本實(shí)用新型涉及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種虛擬物體在現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)時(shí)標(biāo)定。使用戶可以根據(jù)當(dāng)前所處現(xiàn)實(shí)環(huán)境的信息，進(jìn)行增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)場景的實(shí)時(shí)編輯和屬性定制。

背景技術(shù)：

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)(Augmented Reality，簡稱AR),是一種實(shí)時(shí)地計(jì)算攝影機(jī)影像的位置及角度并加上相應(yīng)虛擬圖像的技術(shù)，這種技術(shù)的目標(biāo)是在屏幕上把虛擬的物體實(shí)時(shí)地疊加在現(xiàn)實(shí)世界中并進(jìn)行互動。從用戶的角度來說，現(xiàn)實(shí)世界被事先準(zhǔn)備好的計(jì)算機(jī)模型(虛擬模型)所增強(qiáng)，這種增強(qiáng)可以包括視覺信息,聲音,味道,觸覺等。通過現(xiàn)實(shí)世界觸發(fā)的信號，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)能夠使用戶與通過虛擬模型增強(qiáng)后的世界進(jìn)行交互溝通。

一個完整的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是由一組緊密聯(lián)結(jié)、實(shí)時(shí)工作的硬件部件與相關(guān)的軟件系統(tǒng)協(xié)同實(shí)現(xiàn)的。在典型的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，真實(shí)世界的場景通過事先準(zhǔn)備的計(jì)算機(jī)模型(虛擬模型)被增強(qiáng)，在這個過程中需要保證真實(shí)世界和虛擬世界的視覺效果的同步，或者說真實(shí)世界和虛擬世界的坐標(biāo)系統(tǒng)的一致性。這種一致性需要通過對真實(shí)世界中所識別物體的具體位置和特征來判斷及更新所要疊加的虛擬模型。目前常用的方式是預(yù)先在現(xiàn)實(shí)世界中采集一組圖像，并在離線狀態(tài)下提取圖像特征并關(guān)聯(lián)對應(yīng)的虛擬物體模型，再集成到增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中。在之后的使用過程中，當(dāng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的圖像采集模塊捕獲并識別出某一個采集過的圖像后，就能夠?qū)崿F(xiàn)用存儲和事先處理的信息來疊加相關(guān)聯(lián)的虛擬物體模型，以增強(qiáng)使用者觀察到的現(xiàn)實(shí)世界場景。

目前，市面上的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)都是預(yù)先設(shè)計(jì)好的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)場景，用戶只能被動使用，需要在真實(shí)世界中通過捕捉預(yù)設(shè)在系統(tǒng)內(nèi)部的圖像來獲取增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的體驗(yàn)。普遍缺乏易用的、直觀的、有效的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)定制化方法，用戶很難實(shí)時(shí)定制化其身邊的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)場景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種實(shí)時(shí)標(biāo)定現(xiàn)實(shí)世界中的虛擬物體的裝置，其目的是通過一種用于在現(xiàn)實(shí)世界中給虛擬物體進(jìn)行位置標(biāo)定的交互設(shè)備，使用戶可以用它對現(xiàn)實(shí)位置進(jìn)行標(biāo)定，并將虛擬物體關(guān)聯(lián)到該標(biāo)定區(qū)域上；以圖像采集單元攝入現(xiàn)實(shí)世界幀圖像；根據(jù)圖像中交互設(shè)備標(biāo)定的區(qū)域，計(jì)算出標(biāo)定區(qū)域在捕捉的現(xiàn)實(shí)圖像中的相對坐標(biāo)；將虛擬物體疊加至指定的標(biāo)定區(qū)域上；通過交互設(shè)備設(shè)置虛擬物體的屬性，和調(diào)整其在現(xiàn)實(shí)世界中的相對位置，如上下左右以及前后疊放次序的調(diào)整。

其涉及的主要技術(shù)方案為：一種實(shí)時(shí)標(biāo)定現(xiàn)實(shí)世界中的虛擬物體的裝置,至少包括交互裝置和移動終端，其特征在于，所述交互裝置包括一個密封殼體；所述密封殼體的背部設(shè)置有方向控制器；所述密封殼體的前端設(shè)置有可見光發(fā)射器；所述密封殼體的底部設(shè)置有前后兩個按鍵；所述密封殼體的內(nèi)部設(shè)置有可見光發(fā)射控制模塊，方向控制模塊，按鍵控制模塊，電池模塊，藍(lán)牙通信模塊和中央處理控制模塊；所述移動終端包括攝像頭，地理位置感知模塊，顯示設(shè)備，藍(lán)牙通信模塊。

本實(shí)用新型通過采用標(biāo)定現(xiàn)實(shí)世界區(qū)域并提取特征與虛擬物體進(jìn)行關(guān)聯(lián)的方法，不僅支持實(shí)時(shí)定制化用戶身邊的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)場景，還支持虛擬物體與現(xiàn)實(shí)物體的前后疊加交互能力，從而可以更加靈活的在現(xiàn)實(shí)世界中關(guān)聯(lián)和使用虛擬物體，而無需為虛擬物體的標(biāo)定提前設(shè)計(jì)現(xiàn)實(shí)世界中的標(biāo)記及其模型。

其進(jìn)一步的技術(shù)方案為：一種具有用戶交互和輸入功能的虛擬物體在現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)時(shí)標(biāo)定的裝置，該系統(tǒng)包括：

移動終端，用于采集和顯示信息，并運(yùn)行相關(guān)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用軟件；

交互裝置，用于在視頻圖像采集設(shè)備捕捉到的實(shí)時(shí)場景中標(biāo)記特定區(qū)域，提供與虛擬物體的編輯和交互。

進(jìn)一步地，在上述的移動終端中，包括：

攝像頭，用于捕捉真實(shí)世界的實(shí)時(shí)場景；

圖像特征提取模塊，用于提取當(dāng)前捕捉到的現(xiàn)實(shí)世界場景圖像特征；

地理位置感知模塊，用于獲取實(shí)時(shí)的地理位置信息；

顯示設(shè)備，用于顯示捕捉到的現(xiàn)實(shí)世界場景，標(biāo)記區(qū)域和與虛擬物體疊加后的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)場景；藍(lán)牙通信模塊，用于接收交互設(shè)備上發(fā)送的控制指令。

進(jìn)一步地，在上述的交互裝置中，包括：

可見光發(fā)射器及其控制模塊，用于發(fā)出可見光在現(xiàn)實(shí)世界中進(jìn)行標(biāo)定；

功能按鍵及其控制模塊，用于控制可見光發(fā)射器和在移動終端上提供對虛擬物體的交互功能；方向控制器及其控制模塊，用于在移動終端上提供對虛擬物體的交互功能；

藍(lán)牙通信模塊，用于將交互設(shè)備上的控制指令發(fā)送給移動終端；

中央處理控制模塊，用于協(xié)調(diào)各模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸和控制；

電池模塊，用于為各模塊提供電能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種實(shí)時(shí)標(biāo)定現(xiàn)實(shí)世界中的虛擬物體的交互裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種實(shí)時(shí)標(biāo)定現(xiàn)實(shí)世界中的虛擬物體的交互裝置的內(nèi)部腔體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種實(shí)時(shí)標(biāo)定現(xiàn)實(shí)世界中的虛擬物體的裝置的使用方法示意圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種實(shí)時(shí)標(biāo)定現(xiàn)實(shí)世界中的虛擬物體的裝置的另一種使用方法示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步說明。需要注意的是，自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。

實(shí)施例一

如圖1所示，一種基于實(shí)時(shí)標(biāo)定的交互裝置9，包括外殼體1。外殼體1包括背殼2和底殼3。背殼2和底殼3圍成一個腔體。外殼體1前端安裝有可見光發(fā)射器4。外殼體1前端底部按前后順序設(shè)置有按鍵5和按鍵6。背殼2前端頂部安裝有方向控制器7。外殼體1上留有充電口開口8。外殼體內(nèi)部的腔體結(jié)構(gòu)如圖2所示，對應(yīng)于外殼體1上的可見光發(fā)射器4的位置，腔體前部安裝有可見光發(fā)射模塊10。對應(yīng)于外殼體1上的方向控制器7的位置，腔體頂部安裝有方向控制模塊11。對應(yīng)于外殼體1上的按鍵5和按鍵6的位置，腔體前部安裝有按鍵控制模塊12。對應(yīng)于外殼體1上的充電口開口8的位置，腔體內(nèi)部安裝有充電模塊13。此外腔體內(nèi)部還設(shè)置有藍(lán)牙通信模塊14，中央處理控制模塊15和電池模塊16。

本實(shí)施例的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的裝置是這樣使用的：如圖3所示，打開移動終端17，通過移動終端的攝像頭18捕捉現(xiàn)實(shí)世界19中攝像頭拍攝視角20所覆蓋的視野區(qū)域21，并在顯示器22中呈現(xiàn)所捕捉的視野區(qū)域圖像23。同時(shí)，通過支持實(shí)時(shí)標(biāo)定的交互裝置9，及其按鍵5 對可見光發(fā)射器4進(jìn)行控制，在現(xiàn)實(shí)世界19中視野區(qū)域21內(nèi)通過可見光點(diǎn)指示區(qū)域24，該區(qū)域被攝像頭18捕捉識別后呈現(xiàn)在顯示器中并被標(biāo)注為標(biāo)定區(qū)域25。

移動終端17在獲取視野區(qū)域圖像23及其上的標(biāo)定區(qū)域25時(shí)，分別提取視野區(qū)域圖像23特征信息和標(biāo)定區(qū)域25在視野區(qū)域21的相對位置信息，并通過地理位置感知模塊26 識別該終端所處地理位置信息。

基于實(shí)時(shí)標(biāo)定交互裝置的按鍵控制，通過藍(lán)牙通信模塊14將控制信號發(fā)送給移動終端17，在移動終端17上調(diào)出虛擬物體交互界面27，并通過按鍵6和方向控制器以7及藍(lán)牙通信模塊14發(fā)送控制信息，實(shí)現(xiàn)通過該實(shí)時(shí)標(biāo)定交互裝置9在移動終端17上選取和調(diào)整虛擬物體28在標(biāo)定區(qū)域25上的屬性和姿態(tài)，并通過移動終端17將提取到的視野區(qū)域圖像23 特征信息，標(biāo)定區(qū)域25在視野區(qū)域21的相對位置信息，以及當(dāng)前的地理位置信息添加到該虛擬物體28的屬性中。

需要說明的是，本實(shí)施例中，虛擬物體28默認(rèn)放置于標(biāo)定區(qū)域25上，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，虛擬物體28也可以使用按鍵6，或方向控制器7，或結(jié)合按鍵6和方向控制器 7來調(diào)整放置位置，并可設(shè)置重疊或替換覆蓋標(biāo)定區(qū)域25的圖像等屬性，并計(jì)算出調(diào)整后的相對位置信息。

該裝置上的按鍵5和按鍵6可提供可見光發(fā)射器4的控制和其他組合按鍵功能。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，按鍵5的功能和按鍵6的功能有很多種實(shí)施方式。一種簡單的實(shí)施方式是：按鍵5為可見光發(fā)射器控制按鍵，按鍵6為功能組合按鍵。按鍵5控制可見光的發(fā)射和關(guān)閉，按鍵6調(diào)出和關(guān)閉虛擬物體交互界面27，以及結(jié)合方向控制器設(shè)置虛擬物體28的屬性。

此外，本實(shí)施例中，充電口開口8設(shè)置在外殼體1上的尾部位置。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，充電口也可以設(shè)置在外殼體其他位置上。

在用戶完成現(xiàn)實(shí)世界19中視野區(qū)域21的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)定制化之后，當(dāng)用戶通過該增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)裝置的移動終端17觀察現(xiàn)實(shí)世界景物時(shí)，移動終端17通過攝像頭18捕捉現(xiàn)實(shí)世界中拍攝視角區(qū)域內(nèi)的圖像，一旦識別出該區(qū)域被定制化過，即通過圖像特征和地理位置信息查找出其中標(biāo)定過的虛擬物體，結(jié)合虛擬物體上的相對位置屬性，構(gòu)建該虛擬物體在當(dāng)前的現(xiàn)實(shí)世界圖像之上，并通過移動終端17的顯示器22顯示，以展現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界畫面與虛擬物體疊加得到的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)畫面。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，通過遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)共享和網(wǎng)絡(luò)通信，標(biāo)定過的現(xiàn)實(shí)世界區(qū)域及其關(guān)聯(lián)的虛擬物體可以在不同的多個移動終端上被識別和呈現(xiàn)。

實(shí)施例二

在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步，如圖4所示，通過后臺算法設(shè)計(jì)，可見光發(fā)射器4只用于光標(biāo)29位置校準(zhǔn)。當(dāng)移動終端攝像頭18在捕捉的現(xiàn)實(shí)世界視野區(qū)域圖像23中識別出可見光發(fā)射器4發(fā)射出的可見光點(diǎn)30，則在顯示器22中顯示該可見光的映射光標(biāo)29，并切換至方向控制器7對顯示器22中映射光標(biāo)29的位置進(jìn)行控制。并根據(jù)映射光標(biāo)29的位置信息來標(biāo)定虛擬物體。

實(shí)施例三

在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步，本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，可通過在交互裝置9內(nèi)部的電池模塊 16中采用非充電電池來替換充電模塊13和充電口開口8，以降低成本和復(fù)雜度。